KR102115481B1 - Compact secondary battery module integrated with BMS - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면에 따른 컴팩트 이차전지 모듈은, 이차전지 셀을 수납하는 적어도 2개 또는 그 이상의 카트리지들이 적층 결합된 카트리지 조립체; 및 대응되는 셀의 전극에 전기적으로 연결되는 2개 또는 그 이상의 버스 바들이 미리 결정된 패턴으로 배치되고, 각각의 버스 바에 연결될 수 있는 BMS 회로 기판이 일체로 마련되며, 카트리지 조립체의 측면에 결합 또는 분리될 수 있는 센싱 하우징을 포함하며, 상기 BMS 회로 기판은, 상기 각각의 버스 바에 리셉터클 타입으로 끼움 결합되도록 마련된 다수의 리셉터클 단자들을 구비할 수 있다.A compact secondary battery module according to an aspect of the present invention includes: a cartridge assembly in which at least two or more cartridges accommodating secondary battery cells are stacked and coupled; And two or more bus bars electrically connected to the electrodes of the corresponding cells are arranged in a predetermined pattern, and a BMS circuit board that can be connected to each bus bar is integrally provided, coupled to or separated from the side of the cartridge assembly. It includes a sensing housing that can be, the BMS circuit board, may be provided with a plurality of receptacle terminals provided to be fitted in the receptacle type to each of the bus bar.
Description
본 발명은 이차전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모듈의 전압 등을 관리하기 위한 BMS가 모듈에 통합된 컴팩트 리튬 이차전지 모듈에 관한 것이다. The present invention relates to a secondary battery module, and more particularly, to a compact lithium secondary battery module in which a BMS for managing voltage and the like of the module is integrated in the module.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지 수요가 급격히 증가하고 있으며, 종래 이차전지로서 니켈 카드뮴 전지 또는 수소이온 전지가 사용되었으나, 최근에는 에너지 밀도가 높은 리튬 이온 전지 및 리튬 폴리머 전지가 많이 사용되고 있다. As technology development and demand for mobile devices have increased, demand for secondary batteries as an energy source has rapidly increased, and nickel cadmium batteries or hydrogen ion batteries have been used as secondary batteries, but lithium ion batteries and lithium with high energy density have been recently used. Polymer batteries are widely used.
이러한 이차전지는 양극 활물질로서 리튬 전이금속 산화물, 리튬 복합 산화물 등을 사용하는 중량 대비 높은 출력과 용량의 리튬 이차전지가 크게 각광받고 있다. 일반적으로, 리튬 이차전지는 양극/세퍼레이터/음극의 전극조립체가 전해질과 함께 밀폐된 용기에 내장되어 있는 구조로 이루어져 있다. As a positive electrode active material, a lithium secondary battery having high output and capacity compared to weight using lithium transition metal oxide, lithium composite oxide, etc., has been in the spotlight. In general, a lithium secondary battery has a structure in which an electrode assembly of an anode / separator / cathode is embedded in a sealed container with an electrolyte.
한편, 리튬 이차전지는 양극, 음극 및 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터 및 전해질로 이루어지며, 양극 활물질과 음극 활물질을 어떤 것을 사용하느냐에 따라 리튬 이온 전지(Lithium Ion Battery, LIB), 리튬 폴리머 전지 (Polymer Lithium Ion Battery, PLIB) 등으로 나누어진다. 통상, 이들 리튬 이차전지의 전극은 알루미늄 또는 구리 시트(sheet), 메시(mesh), 필름(film), 호일(foil) 등의 집전체에 양극 또는 음극 활물질을 도포한 후 건조시킴으로써 형성된다.Meanwhile, the lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode and a separator and an electrolyte interposed therebetween, and a lithium ion battery (LIB) or a lithium polymer battery (Polymer Lithium) is used depending on which positive electrode active material and negative electrode active material are used. Ion Battery, PLIB). Usually, the electrodes of these lithium secondary batteries are formed by applying a positive electrode or a negative electrode active material to a current collector such as aluminum or copper sheet, mesh, film, foil, and then drying them.
일반적으로, 이차전지 모듈에 있어서, 모듈 측에는 개별 셀의 전압/온도에 대한 데이터를 제공하는 슬레이브 형태의 BMS가 적용되고, 예를 들어, 자동차용 이차전지 팩의 경우, PCS 또는 BMM과 같은 상위단에 마스터 형태으 BMS가 제공되어 전체 이차전지 팩의 기능을 총괄 관리하게 된다. In general, in the secondary battery module, the module side is applied to the BMS in the form of a slave that provides data on the voltage / temperature of an individual cell, for example, in the case of a secondary battery pack for a vehicle, an upper stage such as PCS or BMM BMS is provided in the master form to manage the functions of the entire secondary battery pack.
또한, 에너지 저장 장치(ESS)용 이차전지 모듈의 경우, 모듈 간의 직/병렬 확장성을 위하여, 개별 모듈 사이에 마스터 형태의 BMS를 구성하여 개별 모듈을 밸런싱하고, 이에 대한 데이터를 데이지 체인 형태를 이용하여 최상위단의 마스터 BMS로 각각의 슬레이브 BMS의 데이터를 전달하는 형태로 구성된다. In addition, in the case of a secondary battery module for an energy storage device (ESS), for serial / parallel scalability between modules, a master-type BMS is configured between the individual modules to balance the individual modules, and the daisy chain of the data is established. It consists of transmitting data of each slave BMS to the master BMS at the top end.
종래기술에 따르면, 이차전지 모듈들이 다양하게 존재하고, 모듈을 구성하는 카트리지 및 센싱을 위한 버스 바의 구조 및 위치가 서로 다르기 때문에 효율적인 접속 작업이 어려울 뿐만 아니라 센싱 구조물의 용접 품질이 저하되고 이차전지 모듈의 불필요한 공간을 용접 등의 작업을 위해 마련해야 하므로, 최종적으로 이차전지 모듈의 에너지 밀도가 저하되는 문제점이 있었다. According to the prior art, since a variety of secondary battery modules exist, and the structure and position of the cartridge and the bus bar for sensing are different from each other, efficient connection work is difficult and welding quality of the sensing structure is deteriorated and the secondary battery Since the unnecessary space of the module has to be provided for work such as welding, the energy density of the secondary battery module is finally reduced.
또한, 에너지 저장 장치 또는 전력 저장 장치에 사용되는 이차전지 모듈은 에너지 효율 또는 밀도를 높이기 위해 이차전지 모듈을 최대한 컴팩트하게 구성하는데 기술개발의 초점이 맞춰져 있다. In addition, the secondary battery module used in the energy storage device or the power storage device is focused on technology development to configure the secondary battery module as compact as possible to increase energy efficiency or density.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 착상된 것으로서, 마스터 BMS가 이차전지 모듈에 일체로 조립되며, 탈,부착이 용이하도록 BMS가 카트리지 조립체에 결합되는 구조를 가진 컴팩트 이차전지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was conceived to solve the problems of the prior art described above, and the master BMS is integrally assembled to the secondary battery module, and provides a compact secondary battery module having a structure in which the BMS is coupled to the cartridge assembly for easy removal and attachment. There is a purpose.
본 발명의 일 측면에 따른 컴팩트 이차전지 모듈은, 이차전지 셀을 수납하는 적어도 2개 또는 그 이상의 카트리지들이 적층 결합된 카트리지 조립체; 및 대응되는 셀의 전극에 전기적으로 연결되는 2개 또는 그 이상의 버스 바들이 미리 결정된 패턴으로 배치되고, 각각의 버스 바에 연결될 수 있는 BMS 회로 기판이 일체로 마련되며, 카트리지 조립체의 측면에 결합 또는 분리될 수 있는 센싱 하우징을 포함하며, 상기 BMS 회로 기판은, 상기 각각의 버스 바에 리셉터클 타입으로 끼움 결합되도록 마련된 다수의 리셉터클 단자들을 구비할 수 있다.A compact secondary battery module according to an aspect of the present invention includes: a cartridge assembly in which at least two or more cartridges accommodating secondary battery cells are stacked and coupled; And two or more bus bars electrically connected to the electrodes of the corresponding cells are arranged in a predetermined pattern, and a BMS circuit board that can be connected to each bus bar is integrally provided, coupled to or separated from the side of the cartridge assembly. It includes a sensing housing that can be, the BMS circuit board, may be provided with a plurality of receptacle terminals provided to be fitted to each of the bus bar in a receptacle type.
상기 리셉터클 단자들은 집게형 클립 형태로 마련되고, 상기 각각의 버스 바는, 일단이 벤딩된 형태로 마련되어 상기 리셉터클 단자에 끼움 결합되는 접속부를 구비할 수 있다.The receptacle terminals may be provided in a clip-type clip, and each of the bus bars may be provided in a bent form, and may have a connection part fitted to the receptacle terminal.
상기 접속부는, 헤밍 구조를 갖도록 상기 벤딩된 부분이 적어도 1회 이상 접혀서 포개진 형태로 마련될 수 있다.The connecting portion may be provided in a form in which the bent portion is folded at least once or more so as to have a hemming structure.
상기 리셉터클 단자들은 상기 BMS 회로 기판의 배면으로부터 돌출되도록 마련되고, 상기 다수의 버스 바들은 상기 접속부가 상기 회로 기판의 배면을 향하도록 상기 센싱 하우징에 설치될 수 있다.The receptacle terminals are provided to protrude from the rear surface of the BMS circuit board, and the plurality of bus bars may be installed in the sensing housing such that the connection portion faces the rear surface of the circuit board.
상기 BMS 회로 기판은 상기 센싱 하우징의 중앙 영역을 가로지르도록 배치되고, 상기 다수의 버스 바들은, 상기 BMS 회로 기판을 사이에 두고 2열로 나누어져 상기 BMS 회로 기판과 연결될 수 있다.The BMS circuit board is disposed to cross the central area of the sensing housing, and the plurality of bus bars may be divided into two rows with the BMS circuit board interposed therebetween and connected to the BMS circuit board.
상기 센싱 하우징은 테두리에 다수의 하우징 후크를 구비하며, 상기 다수의 하우징 후크는, 상기 카트리지 조립체에 착탈 결합되도록 구성된 하우징 제1 후크들; 및 상기 BMS 회로 기판에 착탈 결합되도록 구성된 하우징 제2 후크들을 포함할 수 있다.The sensing housing includes a plurality of housing hooks on the rim, and the plurality of housing hooks include housing first hooks configured to be detachably coupled to the cartridge assembly; And housing second hooks configured to be detachably coupled to the BMS circuit board.
상기 센싱 하우징에 선택적으로 결합 또는 분리될 수 있는 센싱 커버를 더 구비할 수 있다.A sensing cover that can be selectively coupled to or separated from the sensing housing may be further provided.
상기 센싱 커버의 테두리에 마련된 다수의 커버 후크들; 및 각각의 커버 후크가 결합될 수 있도록 상기 센싱 하우징에 마련된 다수의 하우징 슬롯들을 구비할 수 있다.A plurality of cover hooks provided on the edge of the sensing cover; And a plurality of housing slots provided in the sensing housing so that each cover hook can be coupled.
상기 BMS 회로 기판은 상기 각각의 버스 바에 의해 감지되는 각각의 셀의 전압 및/또는 온도 데이터를 관리하기 위한 마스터 BMS 회로 기판일 수 있다.The BMS circuit board may be a master BMS circuit board for managing voltage and / or temperature data of each cell sensed by the respective bus bars.
상기 카트리지 조립체는 양단의 카트리지에 각각 후크 결합되는 상부 커버와 하부 커버를 더 구비할 수 있다.The cartridge assembly may further include an upper cover and a lower cover hooked to cartridges at both ends.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상술한 컴팩트 이차전지 모듈을 포함하는 이차전지 팩이 제공될 수 있다. According to another aspect of the present invention, a secondary battery pack including the above-described compact secondary battery module may be provided.
본 발명의 일 측면에 따르면, 마스터 BMS가 버스 바와 함께 센싱 하우징에 일체로 마련되고, 센싱 하우징이 카트리지 조립체의 측면에 선택적으로 후크 또는 스냅 결합될 수 있으므로, 이차전지 모듈이 컴팩트하게 구현될 수 있다.According to an aspect of the present invention, since the master BMS is integrally provided in the sensing housing together with the bus bar, and the sensing housing can be selectively hooked or snap-coupled to the side of the cartridge assembly, the secondary battery module can be implemented compactly. .
본 발명의 다른 측면에 따르면, BMS 회로 기판이 각각의 버스 바들에 리셉터클 타입으로 연결됨으로써, BMS의 재사용 또는 리워크(rework)시 탈/부착이 용이해 질 수 있다. 그리고 추가적으로, 센싱 하우징에 마련된 후크에 의해 BMS 회로 기판이 고정될 수 있어 안정적으로 이차전지 셀들의 전압 센싱이 가능해질 수 있다.According to another aspect of the present invention, the BMS circuit board is connected to each bus bar in a receptacle type, so that the BMS can be easily removed / attached when reused or reworked. In addition, since the BMS circuit board can be fixed by a hook provided in the sensing housing, voltage sensing of the secondary battery cells can be stably performed.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이차전지 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차전지 모듈의 부분 분리 사시도이다.
도 3은 도 1의 이차전지 모듈의 다른 부분 발췌 분리 사시도이다.
도 4는 도 2의 센싱 하우징의 사시도이다.
도 5는 도 4의 센싱 하우징의 부분 분리 사시도이다.
도 6은 도 4의 부분 확대 사시도이다.
도 7은 도 4의 부분 발췌 단면도이다. The following drawings attached to this specification are intended to illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the contents of the above-described invention, so the present invention is limited to those described in those drawings. It should not be construed as limited.
1 is a perspective view of a secondary battery module according to an embodiment of the present invention.
2 is a partially separated perspective view of the secondary battery module of FIG. 1.
3 is an exploded perspective view of another portion of the secondary battery module of FIG. 1.
4 is a perspective view of the sensing housing of FIG. 2.
5 is a partially exploded perspective view of the sensing housing of FIG. 4.
6 is a partially enlarged perspective view of FIG. 4.
7 is a partial cross-sectional view of FIG. 4.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The terms or words used in the specification and claims should not be interpreted as being limited to ordinary or lexical meanings, and the inventor can appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle that it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the embodiments described in the present specification and the configurations described in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention. It should be understood that there may be equivalents and variations.
본 명세서에서 사용되는 BMS는 Battery Management System을 의미한다.BMS used in this specification means a battery management system.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이차전지 모듈의 사시도, 도 2는 도 1의 이차전지 모듈의 주요 부분 분리 사시도, 그리고 도 3은 도 1의 이차전지 모듈의 다른 부분 발췌 분리 사시도이다.1 is a perspective view of a secondary battery module according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a main part of the secondary battery module of FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view of another part of the secondary battery module of FIG. 1 .
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 컴팩트 이차전지 모듈(100)은, 각각의 이차전지 셀(11)을 수납하는 다수의 카트리지(12)들이 적층된 카트리지 조립체(10), 카트리지 조립체(10)의 측면에 예를 들어, 원터치 형태 또는 스냅-핏(snap-fit), 후크 형태로 결합되는 센싱 하우징(20), 및 센싱 하우징(20)에 설치된 다수의 버스 바(21)들 및 BMS 회로 기판(22)을 보호하기 위한 센싱 커버(30)를 포함한다.1 to 3, the compact
카트리지 조립체(10)는, 플라스틱으로 사출 성형되고 셀(11)을 수납할 수 있는 수납부가 형성된 다수의 카트리지(12)들이 적층된 것으로서, 각각의 카트리지(12)는 서로 스냅-핏 또는 후크에 의해 결합될 수 있다. 각각의 카트리지(12)는 이웃하는 카트리지(12)와 결합하기 위해 측면에 다수의 카트리지 후크(12a)들과 카트리지 슬롯(12c)들을 구비할 수 있다. 예를 들어, 각각의 카트리지(12)의 테두리의 하부에는 카트리지 후크(12a)가 돌출되고, 카트리지(12)의 테두리 상부에는 이웃하는 카트리지(12)의 카트리지 후크(12a)가 삽입 결합될 수 있는 카트리지 슬롯(12c)이 마련될 수 있다.The
카트리지 조립체(10)는 양단의 카트리지(12)들에 예를 들어, 후크 결합되는 상부 커버(13)와 하부 커버(14)를 구비할 수 있다. 상부 커버(13)와 하부 커버(14)는 각각 카트리지 조립체(10)의 개별 카트리지(12)와 유사한 형상을 가지도록 사출 성형될 수 있다.The
상부 커버(13)는 바로 아래에 위치한 카트리지(12)의 카트리지 슬롯(12c)에 결합될 수 있는 카트리지 후크(12a)를 구비하고, 하부 커버(14)는 바로 위에 위치한 카트리지(12)의 카트리지 후크(12a)가 삽입 결합될 수 있는 카트리지 슬롯(12c)을 구비할 수 있다. 즉, 카트리지 조립체(10)는 하부 커버(14), 각각의 카트리지들(12), 및 상부 커버(13)가 순차적으로 후크 결합되어 조립됨으로써 스택(stack) 구조를 형성한다.The
상부 커버(13)와 하부 커버(14)는 각각 카트리지 조립체(10)의 상부와 하부에서 카트리지(12) 및 이에 수납된 이차전지 셀(11)을 보호하는 기능을 가지며, 이차전지 모듈(100)의 외형을 마무리하여 둘러싸는 기능과 구조를 가지는 것은 당업자가 충분히 이해할 것이다.The
이와 같이, 각각의 카트리지(12) 및 상부 커버(13)와 하부 커버(14)가 조립되어 카트리지 조립체(10)를 형성할 경우, 각각의 카트리지(12)의 측면에는 후술하게 될 센싱 하우징(20)의 하우징 후크(24a)가 결합될 수 있도록 체결홈(12b)이 구비될 수 있다. 이를테면, 본 실시예의 도 2와 같이, 카트리지의 체결홈(12b)은 이차전지의 전극 리드들이 위치되는 테두리의 주변에 마련될 수 있다. 이러한 각각의 카트리지(12)의 체결홈(12b)은 사출 성형에 의해 미리 형성될 수 있고, 카트리지(12)가 적층되어 카트리지 조립체(10)를 형성하게 되면 체결홈(12b)들에 센싱 하우징(20)의 하우징 후크(24a)가 선택적으로 결합될 수 있다.As described above, when each
도 4는 도 2의 센싱 하우징의 결합 사시도, 도 5는 도 4의 센싱 하우징의 부분 분리 사시도, 도 6은 도 4의 부분 확대 사시도, 그리고 도 7은 도 4의 부분 발췌 단면도이다.4 is a combined perspective view of the sensing housing of FIG. 2, FIG. 5 is a partially exploded perspective view of the sensing housing of FIG. 4, FIG. 6 is a partially enlarged perspective view of FIG. 4, and FIG. 7 is a partially extruded cross-sectional view of FIG. 4.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 센싱 하우징(20)은 대략 직사각 형태로 예를 들어, 절연성 플라스틱에 의해 사출 성형되어 카트리지 조립체(10)에 선택적으로 결합 또는 분리될 수 있다. 이를 위해, 센싱 하우징(20)의 테두리에는 다수의 하우징 후크들이 하우징 본체와 일체로 마련될 수 있다.2 to 5, the
상기 하우징 후크들은 하우징 제1 후크(24a)들과 하우징 제2 후크(24b)들을 포함한다. The housing hooks include housing first hooks 24a and housing second hooks 24b.
하우징 제1 후크(24a)들은 전술한 카트리지 조립체(10)의 대응되는 체결홈(12b)에 스냅 결합된다. 이러한 하우징 제1 후크(24a)들은 센싱 하우징(20)의 테두리를 따라 상호 간 미리 결정된 간격마다 마련될 수 있다. The housing first hooks 24a are snap-coupled to the
하우징 제2 후크(24b)들은 그 끝단이, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 하우징 제1 후크(24a)와 반대 방향을 향하도록 마련된다. 이러한 하우징 제2 후크(24b)들은 후술할 BMS 회로 기판(22)이 버스 바(21)에 연결된 때, BMS 회로 기판(22)의 이탈을 저지시키는 역할을 한다. 이를테면, 하우징 제2 후크(24b)는 센싱 하우징(20)의 테두리에서 양쪽 대변측에 하나씩 마련되어 BMS 회로 기판(22)의 양쪽 가장자리 부분을 잡아줌으로써 BMS 회로 기판(22)이 센싱 하우징(20)에 안정적으로 고정될 수 있도록 한다.The housing second hooks 24b are provided with their ends facing in the opposite direction to the housing
또한, 센싱 하우징(20)에는 다수의 버스 바(21)들과, 양극 터미널 단자(28) 및 음극 터미널 단자(29)가 설치된다. 각각의 버스 바(21)들은 카트리지 조립체(10) 밖으로 돌출된 전극 리드들의 위치에 대응되게 배치된다. 버스 바(21)는 예를 들어, 구리로 제작되는 것이 바람직하다. 이러한 다수의 버스 바(21)들은 대응되는 이차전지 셀(11)의 전극 리드와 전기적으로 연결된다. 양극 터미널 단자(28)와 음극 터미널 단자(29)는 외부 디바이스(미도시) 또는 다른 이차전지 모듈(100)과 전기적으로 연결될 수 있다. In addition, a plurality of bus bars 21, a positive terminal terminal 28 and a negative terminal terminal 29 are installed in the sensing
상호 간 이웃하게 적층된 각각의 셀(11)들의 제1 전극 리드와 제2 전극 리드는 각각의 셀(11)의 사이드로부터 소정 길이만큼 연장 및 굴곡되고 소정의 폭을 각각 가진다. 본 실시예의 도면에서 각각의 셀(11)의 제1 전극 리드는 하방으로 90도 각도 굴곡되고, 제2 전극 리드는 상방으로 90도 굴곡된다. 또한, 인접하는 셀(11)들의 반대되는 극성을 가진 제1 전극 리드와 제2 전극 리드는 소정 패턴의 리드 용접부(W)를 형성한다. The first electrode lead and the second electrode lead of each
예를 들어, 이웃하는 셀(11)들 중 어느 하나의 셀(11)의 제1 전극 리드는 카트리지(12)의 두께의 대략 절반의 길이만큼 굴곡부로부터 연장되고, 다른 하나의 셀(11)의 제2 전극 리드는 카트리지의 두께의 다른 대략 절반의 길이만큼 연장됨으로써, 제1 전극 리드와 제2 전극 리드는 리드 용접부(W)에서 동일한 평면에 위치되고, 그 끝단은 서로 마주보면서 실질적으로 접촉하거나 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다. For example, the first electrode lead of one of the neighboring
대안적 실시예에 따르면, 제1 전극 리드와 제2 전극 리드가 서로 중첩되도록 배치될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 제1 전극 리드와 제2 전극 리드가 소정의 패턴으로 리드 용접부(W)를 형성한 상태에서 카트리지 조립체(10)에 센싱 하우징(20)이 결합되면, 대응되는 각각의 버스 바(21)는 리드 용접부(W)에 대면하게 되고, 예를 들어, 레이저 용접기를 이용하여 리드 용접부(W)의 제1 전극 리드와 제2 전극 리드는 상응하는 버스 바(21)에 용접될 수 있다. According to an alternative embodiment, the first electrode lead and the second electrode lead may be arranged to overlap each other. As described above, when the sensing
센싱 하우징(20)의 대략 중앙부에는 마스터 형태의 BMS 회로 기판(22)이 설치된다. BMS 회로 기판(22)은 각각의 버스 바(21)의 일단과 전기적으로 연결되며, 온도 센서의 신호를 수신하기 위한 온도 데이터 포트(27)를 구비한다.A
상기 BMS 회로 기판(22)은 각각의 버스 바(21)들에 의해 감지되는 각각의 이차전지 셀(11)의 전압 데이터 및 온도 센서에 의해 감지되는 이차 전지셀(11)들의 온도 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 통해서 해당하는 셀(11)을 밸런싱하고 모듈의 다른 제어부(미도시)로 데이터를 전달하는 기능을 한다. 이를 위해, BMS 회로 기판(22)은 다수의 모듈들이 결합되는 경우, 각각의 BMS 회로 기판(22) 사이에서 데이터를 주고 받기 위한 한 쌍의 데이터 통신 포트(26)들을 구비할 수 있다.The
BMS 회로 기판(22)은, 리셉터클 방식으로 버스 바(21)의 일단과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 위해 BMS 회로 기판(22)의 배면에는 각각의 버스 바(21)와 일대일 대응하는 다수의 리셉터클 단자(23)이 마련된다. 이를테면, 본 실시예의 BMS 회로 기판(22)은 다수의 리셉터클 단자(23)들이 해당 버스 바(21)들의 일단에 끼워져 접속됨으로써 개별 셀(11)들과 전기적으로 연결된다. 이러한 BMS 회로 기판(22)은 용접 방식 또는 센싱 케이블을 사용하는 기존의 연결 방식과 달리, BMS 회로 기판(22)을 버스 바(21)에 바로 끼우거나 빼낼 수 있음으로 탈/부착이 매우 수월하며, 연결 구조가 매우 간단해질 수 있다. 이러한 BMS 회로 기판(22)은 탈/부착 자유도가 높기 때문에 리워크(re-work)이 가능해질 수 있다.The
구체적으로 도 4 내지 도 5를 참조하면, BMS 회로 기판(22)은 대략 직사각 플레이트 형태로 구현되고 센싱 하우징(20)의 중앙 영역을 가로지르도록 배치될 수 있다. 그리고 다수의 버스 바(21)들은 상기 BMS 회로 기판(22)을 사이에 두고 2열로 나누어져, 버스 바(21)의 접속부(21a)가 BMS 회로 기판(22)의 양측 사이드 부분에 연결될 수 있다. Specifically, referring to FIGS. 4 to 5, the
상기 리셉터클 단자(23)은 끝단이 두 가닥으로 갈라진 집게형 클립 형태로 마련되고, BMS 회로 기판(22)의 배면으로부터 하부 방향으로 돌출되도록 배치된다. The
본 실시예의 리셉터클 단자(23)은, 도 6 및 도 7을 참조하면, 상호 대향하는 2개의 접지부재(23a)를 구비하며, 상기 2개의 접지부재(23a)의 일단부는 BMS 회로 기판(22)에 접속되고, 타단부는 BMS 회로 기판(22)의 배면 하방향으로 연장된다. 그리고 2개의 접지부재(23a) 사이에는 버스 바(21)의 접속부(21a)의 두께와 같거나 좁은 폭을 갖는 접지부(C)가 구비된다. 이러한 접지부(C)에 버스 바(21)의 접속부(21a)가 수직으로 끼워져 접촉됨으로써 BMS 회로 기판(22)과 버스 바(21)가 전기적으로 연결된다. The
다시 말하면, 버스 바(21)들은 접속부(21a)가 BMS 회로 기판(22)의 배면의 테두리를 향하도록 센싱 하우징(20)에 2열로 배열되며, BMS 회로 기판(22)은 리셉터클 단자(23)들을 상기 버스 바(21)들의 접속부(21a)들에 맞추어 끼워 넣음으로써 버스 바(21)와 전기적으로 연결된다. 이때, 리셉터클 단자(23)의 끝단부는 접지부(C)의 폭보다 더 벌어진 형태로 마련됨으로써 리셉터클 단자(23)이 버스 바(21)의 접속부(21a)에 보다 용이하게 삽입될 수 있다. 그리고 BMS 회로 기판(22)은 전술한 바와 같이, 하우징 제2 후크(24b)에 의해 추가적으로 고정될 수 있다. In other words, the bus bars 21 are arranged in two rows in the sensing
상기 버스 바(21)의 접속부(21a)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 버스 바(21)의 일단을 구부린 단순 벤딩 구조 또는 상기 벤딩된 부분이 적어도 1회 이상 180도로 접혀져 포개진 형태의 헤밍(hemming) 구조를 갖는다. 여기서 헤밍 구조의 경우, 접속부(21a)의 두께가 버스 바(21) 두께의 2배 이상이 된다. 따라서 비교적 얇은 버스 바(21)를 사용할 경우, 버스 바(21)의 접속부(21a)가 헤밍 구조를 갖도록 버스 바(21)를 제작하는 것이 바람직할 수 있다. 이를테면, 이와 같이 접속부(21a)를 두텁게 함으로써 접속부(21a)와 접지부(C) 사이에 유격이 생기는 것을 방지할 수 있다.The connecting
한편, 본 발명의 권리범위가 집게형 클립 형태의 리셉터클 단자(23)에 반드시 한정되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 리셉터클 단자(23)은 본 실시예와 달리, 버스 바(21)의 적어도 일측에 끼움 결합 또는 결합 해제될 수 있도록 구성된 소켓(socket) 내지 캡(cap) 형태 마련될 수도 있을 것이다.Meanwhile, the scope of the present invention is not necessarily limited to the clip-
이와 같은 본 발명의 센싱 하우징(20) 구성에 의하면, 이차전지 셀(11)들에 대한 BMS 회로 기판(22)의 전압 센싱 구조가 집적화될 수 있어 전지모듈이 컴팩트하게 구현될 수 있다. 또한, BMS 회로 기판(22)의 전기적 연결과 기계적 고정력이 우수해 개별 셀(11)들에 대한 전압 센싱이 안정적으로 이루어질 수 있다. 또한, BMS 회로 기판(22)의 탈/부착이 용이하기 때문에 리워크(re-work)이 손쉽게 이루어질 수도 있다. According to the configuration of the sensing
도 1 내지 도 3을 다시 참조하면, 센싱 커버(30)는 센싱 하우징(20)이 카트리지 조립체(10)에 결합된 상태에서, BMS 회로 기판(22)과 버스 바(21) 부위를 보호하기 위한 것이다. 센싱 커버(30)는 절연성 플라스틱 재질로 사출 성형되는 것이 바람직하다. 또한, 센싱 커버(30)는 그 테두리에 마련된 다수의 커버 후크(31)들을 구비한다. 각각의 커버 후크(31)는 센싱 하우징(20)의 대응되는 위치에 각각 마련된 하우징 슬롯(25)에 선택적으로 삽입될 수 있다.Referring back to FIGS. 1 to 3, the
본 발명에 따른 이차전지 팩은 본 발명에 따른 이차전지 모듈(100)을 하나 이상 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 이차전지 팩은, 이러한 이차전지 모듈(100) 이외에 이차전지 모듈(100)을 수납하기 위한 케이스 또는 이차전지 모듈(100)을 적재하기 위한 랙(Rack) 등을 포함할 수 있다.The secondary battery pack according to the present invention may include one or more
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical spirits within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후 등과 같은 방향을 나타내는 용어가 사용된 경우, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.On the other hand, in the present specification, when terms indicating directions such as up, down, left, right, front, and back are used, these terms are for convenience of explanation only, depending on the position of the target object or the position of the observer. It will be apparent to those skilled in the art that this may vary.
10: 카트리지 조립체 11: 이차전지 셀
12: 카트리지 12a: 카트리지 후크
12b: 체결홈 12c: 카트리지 슬롯
13: 상부 커버 14: 하부 커버
20: 센싱 하우징 21: 버스 바
21a: 접속부 22: BMS 회로 기판
23: 리셉터클 단자 23a: 접지부재
24a: 하우징 제1 후크 24b: 하우징 제2 후크
25: 하우징 슬롯 26: 데이터 통신 포트
27: 온도 데이터 포트 28: 양극 터미널 단자
29: 음극 터미널 단자 30: 센싱 커버
31: 커버 후크 C: 접지부
W: 리드 용접부10: cartridge assembly 11: secondary battery cell
12:
12b: fastening
13: upper cover 14: lower cover
20: sensing housing 21: bus bar
21a: Connection 22: BMS circuit board
23:
24a: housing
25: housing slot 26: data communication port
27: temperature data port 28: positive terminal terminal
29: negative terminal terminal 30: sensing cover
31: cover hook C: ground
W: Lead weld
Claims (11)
대응되는 셀의 전극에 전기적으로 연결되는 2개 또는 그 이상의 버스 바들이 미리 결정된 패턴으로 배치되고, 각각의 버스 바에 연결될 수 있는 BMS 회로 기판이 일체로 마련되며, 카트리지 조립체의 측면에 결합 또는 분리될 수 있는 센싱 하우징을 포함하며,
상기 BMS 회로 기판은, 상기 각각의 버스 바에 리셉터클 타입으로 끼움 결합되도록 마련된 다수의 리셉터클 단자들을 구비하며,
상기 각각의 버스바는 일단부가 벤딩된 형태로서, 상기 벤딩된 부분이 헤밍 구조를 갖도록 적어도 1회 이상 접혀서 포개진 형태로 마련되는 접속부를 구비하고,
상기 리셉터클 단자는, 상기 BMS 회로 기판의 배면으로부터 돌출되고 그 끝단의 벌어진 폭이 상기 버스바의 접속부의 두께와 같거나 그보다 좁게 형성되는 접지부를 구비한 집게형 클립 형태로 마련되어,
상기 버스바의 접속부가 상기 리셉터클 단자의 접지부에 수직으로 끼워져 상기 BMS 회로 기판과 상기 버스바가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 컴팩트 이차전지 모듈.A cartridge assembly in which at least two or more cartridges accommodating secondary battery cells are stacked and coupled; And
Two or more bus bars electrically connected to the electrodes of the corresponding cells are arranged in a predetermined pattern, a BMS circuit board that can be connected to each bus bar is integrally provided, and to be coupled to or separated from the side of the cartridge assembly. It includes a sensing housing that can be
The BMS circuit board includes a plurality of receptacle terminals provided to be fitted to each bus bar in a receptacle type,
Each of the bus bars is a form in which one end is bent, and has a connection part that is folded at least once so that the bent part has a hemming structure and is provided in a superimposed form,
The receptacle terminal is provided in the form of a tongs clip with a grounding portion protruding from the rear surface of the BMS circuit board and having a wider end at the same width as or less than the thickness of the connecting portion of the busbar.
Compact bus module, characterized in that the connection portion of the bus bar is vertically fitted to the ground portion of the receptacle terminal and the BMS circuit board and the bus bar are electrically connected.
상기 다수의 버스 바들은 상기 접속부가 상기 회로 기판의 배면을 향하도록 상기 센싱 하우징에 설치된 것을 특징으로 하는 컴팩트 이차전지 모듈. According to claim 1,
The plurality of bus bars is a compact secondary battery module, characterized in that the connection portion is installed in the sensing housing to face the rear surface of the circuit board.
상기 BMS 회로 기판은 상기 센싱 하우징의 중앙 영역을 가로지르도록 배치되고, 상기 다수의 버스 바들은, 상기 BMS 회로 기판을 사이에 두고 2열로 나누어져 상기 BMS 회로 기판과 연결되는 것을 특징으로 하는 컴팩트 이차전지 모듈. According to claim 1,
The BMS circuit board is disposed to cross the central area of the sensing housing, and the plurality of bus bars are divided into two rows with the BMS circuit board interposed therebetween, and are compact secondary characterized in that they are connected to the BMS circuit board. Battery module.
상기 센싱 하우징은 테두리에 다수의 하우징 후크를 구비하며,
상기 다수의 하우징 후크는, 상기 카트리지 조립체에 착탈 결합되도록 구성된 하우징 제1 후크들; 및
상기 BMS 회로 기판에 착탈 결합되도록 구성된 하우징 제2 후크들을 포함하는 컴팩트 이차전지 모듈.According to claim 1,
The sensing housing has a plurality of housing hooks on the rim,
The plurality of housing hooks include: housing first hooks configured to be detachably coupled to the cartridge assembly; And
A compact secondary battery module including housing second hooks configured to be detachably coupled to the BMS circuit board.
상기 센싱 하우징에 선택적으로 결합 또는 분리될 수 있는 센싱 커버를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 컴팩트 이차전지 모듈.According to claim 1,
Compact sensing battery module further comprises a sensing cover that can be selectively coupled to or separated from the sensing housing.
상기 센싱 커버의 테두리에 마련된 다수의 커버 후크들; 및
각각의 커버 후크가 결합될 수 있도록 상기 센싱 하우징에 마련된 다수의 하우징 슬롯들을 구비하는 것을 특징으로 하는 컴팩트 이차전지 모듈.The method of claim 7,
A plurality of cover hooks provided on the edge of the sensing cover; And
Compact secondary battery module comprising a plurality of housing slots provided in the sensing housing so that each cover hook can be coupled.
상기 BMS 회로 기판은 상기 각각의 버스 바에 의해 감지되는 각각의 셀의 전압 또는 온도 데이터를 관리하기 위한 마스터 BMS 회로 기판인 것을 특징으로 하는 컴팩트 이차전지 모듈.According to claim 1,
The BMS circuit board is a compact secondary battery module, characterized in that the master BMS circuit board for managing the voltage or temperature data of each cell sensed by each bus bar.
상기 카트리지 조립체는 양단의 카트리지에 각각 후크 결합되는 상부 커버와 하부 커버를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 컴팩트 이차전지 모듈.According to claim 1,
The cartridge assembly is a compact secondary battery module, characterized in that it further comprises an upper cover and a lower cover hooked to each of the cartridges at both ends.
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